无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是多学科交叉的前沿研究领域,已经被广泛应用于各个领域,如农业,军事,环境监测,医学等。无线传感器网络覆盖则是无线传感器网络关键技术之一,网络覆盖质量、网络能耗及网络连通性都是影响网络覆盖性能的关键问题所在。在大面积的环境监测系统中,网络内节点的有效感测区域直接影响网络覆盖面积;无线传感器网络在运行期间存在物理失效节点造成路径断路,网内节点被频繁应用导致能耗耗尽,对网络连通性和覆盖质量造成很大影响,使得网络寿命减短。如何有效利用有限能量,保证数据传输,提高网络覆盖质量,大幅度提升网络生存期是目前无线传感器网络有待解决的问题。为了解决上述问题,本文将无线传感器网络作为研究对象,从不规则感知覆盖优化、高能效覆盖控制优化及网络连通覆盖优化三方面,对无线传感器网络覆盖优化关键技术展开系统深入研究,主要研究成果和创新如下:针对无线信号传播过程中信道衰减导致网内节点感知域呈不规则性对网络覆盖质量的影响,提出了基于信道不规则性的覆盖优化算法。无线信道传播过程中存在不同情况的路径损耗及信号衰减,通过对无线传播特性的分析,建立基于信道特性的不规则感知模型,该模型对网内节点不规则感知区域进行量化分析,给出了传感器节点覆盖有效感知区域面积。利用不规则感知覆盖优化算法对网内节点监测区域进行划分调整,在网络覆盖率方面则通过构建最优覆盖集,对不规则感知区域进行优化,提高了网络有效覆盖率且该算法具有较好的收敛性。针对农田环境应用场景,基于农田信号特性实验数据对不规则感知覆盖算法进行了分析。针对无线传感器网络运行过程中能量受限及能耗分布不均的问题,提出了高能效无线传感器网络覆盖控制优化策略。从网内节点能量受限的角度,本文提出了一种基于节点协作自适应覆盖算法,对网内工作节点属性进行分析,进行节点划分调度,建立最优工作节点集,旨在降低网络单个节点能量损耗,力求设定合理的工作节点数目;从网络能耗的均衡性方面,提出了一种基于负载均衡的能耗感知覆盖算法,依据节点能耗分布情况,对网络覆盖率及网络能耗进行多目标优化,使得网络整体能耗分布均衡化,延长网络生存期。针对无线传感器网络覆盖控制过程中,网络连通性能与网络覆盖质量之间存在的平衡关系,本文提出了基于移动节点的WSN连通覆盖优化方法。首先对网络最小连通覆集进行分析,研究了一种基于移动节点的网络覆盖增强方法,对网络覆盖盲区不规则性进行分析,依据覆盖盲区关联节点能耗和移动节点间位置定量关系,求得最小近似数值解,确定移动节点最佳相对位置;考虑到无线传感器网络连通覆盖性,提出了一种基于网络连通性的覆盖区域修复方法,对网内覆盖冗余区及覆盖盲区进行修改,使得网络具有较好的覆盖连通性。